專利名稱：殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料的微波輻射制備方法
技術領域：
本發明涉及一種殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料的微波輻射制備方法，屬納
米技術領域。
背景技術：
聚合物/層狀硅酸鹽納米復合材料制備的基本過程是將有機單體或聚合物插入 到黏土的片層中間，層狀黏土為主體，有機單體或高聚物為客體，利用熱力學或化學作用破 壞硅酸鹽的片狀疊層結構，進而將其片層結構基本單元撐開或剝離，并均勻分散在聚合物 基體中，實現聚合物和硅酸鹽片層在納米尺度的復合，從而制得納米復合材料。插層復合法 包括原位聚合法、溶液插層法、乳液插層法和熔融插層法。由于殼聚糖是天然高分子，不耐 高溫，因此溶液插層法成為制備殼聚糖基層狀硅酸鹽納米復合材料的最佳方法，以往都是 在傳統的水浴或油浴加熱中進行溶液插層，其加熱時間一般為24 96h，反應時間長，能源 耗費大，從而限制了其工業化。 近年來發展迅速的微波輻射方法可大大加快反應速率，縮短反應時間，從而引起 了科學家的廣泛關注。但是還未見其用于制備殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料的報 道。
發明內容
為在較短時間內獲得殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料，本發明提供了具有快 速、簡便、高效等優點的殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料的微波輻射制備方法，采用該 方法在2h內就能獲得殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料，比用時24 96h的傳統加熱 法在時間上縮短了 12 48倍，從而提高了反應效率，為殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材 料的進一步工業化提供可行性。本發明所采用的技術方案為 殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料的微波輻射制備方法，該方法在微波輻射條 件下，將殼聚糖季銨鹽水溶液到蒙脫土懸浮液中，反應10 30min后，再次加入殼聚糖季 銨鹽水溶液并進行攪拌，殼聚糖季銨鹽分子鏈插層進入蒙脫土層間生成所述復合材料，復 合材料中殼聚糖季銨鹽占總重量百分比為33. 3 80%、蒙脫土占總重量百分比為20 66. 7%。 上述制備方法中，所用殼聚糖季銨鹽的重均分子量為1. 1X105 1.5X1()S，取代
度為75 95%。所用的蒙脫土為未改性的天然鈉基蒙脫土。 上述制備方法中，具體包括如下步驟將蒙脫土制成1 2g/ml的水懸浮液，溶脹 18 36h后，放入微波輻射儀中，調節其輸出功率為400 700w，溫度為70 80°C ，先將濃 度為0. 1 0. 25g/ml殼聚糖季銨鹽水溶液滴加到蒙脫土水懸浮液中反應10 30min，這 樣做的目的是先將殼聚糖季銨鹽稀溶液與蒙脫土反應，使蒙脫土層間微環境的極性發生變 化，從親水性變為親油性，表面能降低，更有利于后面再次加入的殼聚糖季銨鹽濃溶液插層 而形成納米復合材料；再將O. 5 lg/ml殼聚糖季銨鹽水溶液滴加到反應的溶液中，繼續攪拌1 1. 5h，冷凍干燥即得殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料。
與現有技術相比，本發明具有如下優點和效果 本發明制得的殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料耦合了有機和無機材料的優 勢，具有比單一物質更好的抗菌和藥物控釋性能等，具有廣泛的應用前景。傳統的加熱插層
方法制備該材料需要24 96h，不利于其工業化。本發明提供的殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納 米復合材料的微波輻射插層方法不需要對蒙脫土進行改性，能在2h內獲得與傳統加熱法 效果相似的納米復合材料，比用時24 96h的傳統加熱法在時間上縮短了 12 48倍，具 有快速高效、無污染、可操作性強的優點。有利于殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料的工 業化。
具體實施例方式
實施例1 :將0. 05g蒙脫土制成lg/ml的水懸浮液，溶脹18h后，放入微波輻射儀 中，調節其輸出功率為700w，溫度為7(TC，將0.0125g濃度為0. lg/ml殼聚糖季銨鹽(重 均分子量為1.5X1()S，取代度為75% )水溶液滴加到蒙脫土水懸浮液中反應30min后， 再將0. 0125g 0. 5g/ml殼聚糖季銨鹽水溶液滴加到反應的溶液中，繼續攪拌(700轉/ 分)1. 25h，冷凍干燥即得殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料。該復合材料的各組分所 占總重量百分比分別為殼聚糖季銨鹽33.3%、蒙脫土66.7%。材料中蒙脫土的層間距為 2. 12nm，而傳統加熱法制備得到的材料其蒙脫土層間距為1. 93nm。 實施例2 :將O. 05g蒙脫土制成1. 5g/ml的水懸浮液，溶脹24h后，放入微波輻射儀 中，調節其輸出功率為600w，溫度為75t:，將0. 0125g濃度為0. 15g/ml殼聚糖季銨鹽(重 均分子量為1. 3X10 取代度為85% )水溶液滴加到蒙脫土水懸浮液中反應20min后，再 將0. 0375g0. 5g/ml殼聚糖季銨鹽水溶液滴加到反應的溶液中，繼續攪拌lh(600轉/分)， 冷凍干燥即得殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料。該復合材料的各組分所占總重量百分 比分別為殼聚糖季銨鹽50%、蒙脫土 50%。材料中蒙脫土的層間距為2. 23nm，而傳統加熱 法制備得到的材料其蒙脫土層間距為1. 93nm。 實施例3 :將0. 05g蒙脫土制成1. 5g/ml的水懸浮液，溶脹36h后，放入微波輻射 儀中，調節其輸出功率為500w，溫度為75t:，將0. 025g濃度為0. 2g/ml殼聚糖季銨鹽(重 均分子量為1. 1X10S，取代度為95X)水溶液滴加到蒙脫土水懸浮液中反應15min后，再將 0. 075g0. 75g/ml殼聚糖季銨鹽水溶液滴加到反應的溶液中，繼續攪拌1. 5h (1000轉/分)， 冷凍干燥即得殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料。該復合材料的各組分所占總重量百分 比分別為殼聚糖季銨鹽66. 7%、蒙脫土 33. 3%。材料中蒙脫土的層間距為2. 25nm，而傳統 加熱法制備得到的材料其蒙脫土層間距為1. 92nm。 實施例4 :將0. 05g蒙脫土制成2g/ml的水懸浮液，溶脹24h后，放入微波輻射儀 中，調節其輸出功率為400w，溫度為8(TC，將0. 05g濃度為0. 25/ml殼聚糖季銨鹽(重均分 子量為1. 2X 105，取代度為80% )水溶液滴加到蒙脫土水懸浮液中反應10min后，再0. 15g 將lg/ml殼聚糖季銨鹽水溶液滴加到反應的溶液中，繼續攪拌lh(800轉/分)，冷凍干燥即 得殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料。該復合材料的各組分所占總重量百分比分別為殼 聚糖季銨鹽80%、蒙脫土 20%。材料中蒙脫土的層間距為2. 53nm，而傳統加熱法制備得到 的材料其蒙脫土層間距為2. 13nm。
權利要求
殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料的微波輻射制備方法，其特征是在微波輻射條件下，將殼聚糖季銨鹽水溶液到蒙脫土懸浮液中，反應10～30min后，再次加入殼聚糖季銨鹽水溶液并進行攪拌，殼聚糖季銨鹽分子鏈插層進入蒙脫土層間生成所述復合材料，復合材料中殼聚糖季銨鹽占總重量百分比為33.3～80％、蒙脫土占總重量百分比為20～66.7％。
2. 根據權利要求1所述的殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料的微波輻射制備方法， 其特征在于所用殼聚糖季銨鹽的重均分子量為1. 1 X 105 1. 5 X 105，取代度為75 95% 。
3. 根據權利要求1所述的殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料的微波輻射制備方法， 其特征在于所述蒙脫土為天然鈉基蒙脫土。
4. 根據權利要求1所述的殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料的微波輻射制備方法， 其特征在于微波輻射功率為400 700w，反應時間為1. 5 2h，反應溫度為70 80°C 。
5. 根據權利要求1 4任一項所述的殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料的微波輻射 制備方法，其特征在于具體步驟如下將蒙脫土制成1 2g/ml的水懸浮液，溶脹18 36h 后，放入微波輻射儀中，調節其輸出功率為400 700w，溫度為70 8(TC，將濃度為0. 1 0. 25g/ml殼聚糖季銨鹽水溶液滴加到蒙脫土水懸浮液中反應10 30min后，再將0. 5 lg/ml殼聚糖季銨鹽水溶液滴加到反應的溶液中，繼續攪拌1 1. 5h，冷凍干燥即得殼聚糖 季銨鹽/蒙脫土納米復合材料。
6. 根據權利要求5所述的殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料的微波輻射制備方法， 其特征在于所述攪拌的速度為600 1000轉/分。
全文摘要
本發明提供殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料的微波輻射制備方法，是在微波輻射條件下，將殼聚糖季銨鹽水溶液滴加到蒙脫土懸浮液中，在剪切力作用下，殼聚糖季銨鹽分子鏈插層進入蒙脫土層間而生成。本發明采用的微波輻射制備方法在2h內就能獲得殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料，比用時24～96h的傳統加熱法在時間上縮短了12～48倍，從而提高了反應效率，且其符合“綠色化”和“環保化”的生產工藝，為殼聚糖季銨鹽/蒙脫土納米復合材料的進一步工業化提供可行性。
文檔編號C08K3/00GK101724179SQ20091021389
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月17日 優先權日2009年12月17日
發明者劉博 , 孫潤倉, 王小英 申請人:華南理工大學